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座椅模態(tài)測試方法注意事項(xiàng)

2018-12-29 20:40:12·  來源：汽車座椅系統(tǒng)  
　
上篇文章介紹了座椅模態(tài)要求的由來以及改善方法，本章將進(jìn)一步探討模態(tài)測試的常規(guī)方法。座椅開發(fā)人員應(yīng)該都知道我們座椅模態(tài)測試的方法最常見的就是錘擊法了。但
上篇文章介紹了座椅模態(tài)要求的由來以及改善方法，本章將進(jìn)一步探討模態(tài)測試的常規(guī)方法。
座椅開發(fā)人員應(yīng)該都知道我們座椅模態(tài)測試的方法最常見的就是錘擊法了。但很少人會(huì)去關(guān)注不同的約束方式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所產(chǎn)生的影響。 約束方式設(shè)置可分為自由邊界和約束邊界。
對(duì)于自由邊界條件，意味著這個(gè)系統(tǒng)沒有任何約束。但在現(xiàn)實(shí)世界中，并不存在絕對(duì)的自由系統(tǒng)。因此，需要使用某種等效機(jī)制來實(shí)現(xiàn)自由邊界。目前，用于模擬自由邊界的方法主要有：橡皮繩懸掛，但要求橡皮繩足夠長、足夠柔；海綿墊支承；氣囊支承；橡膠墊支承；空氣彈簧支承；軟彈性支承或懸掛等。
對(duì)于約束邊界條件，又大體可分兩類，一類是結(jié)構(gòu)處于實(shí)際的裝配狀態(tài)，另一類是通過夾具實(shí)現(xiàn)約束邊界。
自由邊界和約束邊界對(duì)于模態(tài)分析來說，最大的區(qū)別在于是否具有剛體模態(tài)。剛體只有剛體模態(tài)，但彈性體可能既有剛體模態(tài)，又有彈性模態(tài)，這得看彈性體的約束條件。在有限元分析中，對(duì)于自由邊界條件而言，計(jì)算出來的前6個(gè)模態(tài)即為剛體模態(tài)，這6個(gè)模態(tài)頻率為0或者值很小，從第7階模態(tài)開始才是結(jié)構(gòu)的彈性模態(tài)。  
現(xiàn)實(shí)世界中的試驗(yàn)，沒有真正的自由邊界條件，因此，需要通過一些柔性支承來模擬自由邊界條件。這時(shí)，結(jié)構(gòu)和柔性支承組成的系統(tǒng)存在剛體模態(tài)。由于支承剛度不為0，因此，系統(tǒng)的剛體模態(tài)頻率不為0，可能是幾赫茲，或者更大，視柔性支承的剛度而定。
實(shí)際測量時(shí)，試件應(yīng)盡可能的接近實(shí)際工作狀態(tài)的約束邊界條件。但現(xiàn)實(shí)中由于某些零部件可能在實(shí)際邊界條件下無法進(jìn)行測量，或者基于其他一些原因，工程上很多時(shí)候在自由邊界條件下或者在類似實(shí)際裝配條件下進(jìn)行測試。
自由邊界和約束邊界理論上容易實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)起來卻有困難。由于用于自由邊界的懸掛或支承系統(tǒng)不可能剛度為零，用于約束邊界的夾具系統(tǒng)不可能剛度無窮大，因此，試驗(yàn)條件下不可能做到完全自由或完全約束。  
對(duì)于自由邊界，要求實(shí)際支承的最高剛體頻率小于結(jié)構(gòu)最低的彈性頻率，即可減少懸掛系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)模擬近似自由的邊界條件。因此對(duì)于低頻模態(tài)實(shí)現(xiàn)自由邊界很困難，但是對(duì)于高頻模態(tài)實(shí)現(xiàn)自由邊界很容易。  
如模擬自由邊界條件，要求剛體頻率小于第1階彈性體頻率的1/10。如果不滿足此要求，應(yīng)考慮更換剛度更小的支承系統(tǒng)。
  對(duì)于約束邊界而言，由于實(shí)際約束條件的夾具系統(tǒng)不可能剛度無窮大，有彈性，因此要實(shí)現(xiàn)約束邊界，必須要求用于支承的夾具系統(tǒng)的最低彈性頻率遠(yuǎn)高于試件結(jié)構(gòu)的最高分析頻率。一般說來，中小結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)約束邊界較容易，但對(duì)于大型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)約束邊界很困難。  
從這可以看出邊界條件對(duì)試驗(yàn)有顯著影響，特別是對(duì)于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于座椅系統(tǒng)而言，就錘擊法測試模態(tài)，不管采用模擬自由邊界狀態(tài)測試（如輕質(zhì)柔性懸掛）還是模擬是車裝配方式測試（如安裝固定夾具），都需要保證額外的系統(tǒng)頻率遠(yuǎn)離我們所關(guān)心的座椅低階頻率范圍。就比如最常見的安裝固定夾具，我們應(yīng)該選用輕質(zhì)、剛度好的材料和結(jié)構(gòu)，以保證 用于支承的夾具系統(tǒng)的最低彈性頻率遠(yuǎn)高于座椅結(jié)構(gòu)的最高分析頻率，這樣才能盡量減小外在支撐約束系統(tǒng)對(duì)座椅自身的模態(tài)測量影響。 
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